Question

NH₃經一系列反應可以得到HNO₃，如下圖所示。

（1）I中，NH₃和O₂在催化劑作用下反應，其化學方程式是_____________________。
（2）II中，2NO（g）+O₂2NO₂(g)。在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強（P₁、P₂）下溫度變化的曲線（如右圖）。

①比較P₁、P₂的大小關系：________________。
②隨溫度升高，該反應平衡常數變化的趨勢是________________。
（3）III中，降低溫度，將NO₂（g）轉化為N₂O₄（l），再制備濃硝酸。
①已知：2NO₂（g） N₂O₄（g）△H₁       
2NO₂（g） N₂O₄（l）△H₂      
下列能量變化示意圖中，正確的是（選填字母）_______________。

②N₂O₄與O₂、H₂O化合的化學方程式是_________________。
（4）IV中，電解NO制備 NH₄NO₃，其工作原理如右圖所示，為使電解產物全部轉化為NH₄NO₃，需補充物質A，A是_____________，說明理由：________________。

Answer 1

（1）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（2）①P₁＜P₂；
②減小；
（3）①A；
②2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）氨氣；根據反應8NO+7H₂O3NH₄NO₃+2HNO₃，電解產生的HNO₃多

試題分析：（1）氨氣和氧氣在催化劑作用下發氧化還原反應，生成NO和水，化學方程為4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（2）①該反應的正反應為氣體物質的量減小的反應，其他條件不變時，增大壓強，平衡向氣體物質的量減小的方向移動，即向正反應方向移動，即壓強越高，NO的平衡轉化率越大，根據圖示知，相同溫度下，壓強P₁時NO的轉化率＜P₂時NO的轉化率，故P₁＜P₂；
②其他條件不變時，升高溫度，平衡向著吸熱反應方向移動，又根據圖示知，相同壓強下，隨著溫度的升高，NO的轉化率降低，即升高溫度，平衡向逆反應方向移動，故逆反應方向為吸熱反應，則正反應方向是放熱反應，則隨著溫度的升高，該反應的平衡常數減小；
（3）①  
2NO₂（g） N₂O₄（g）△H₁       ①
2NO₂（g） N₂O₄（l）△H₂      ②
根據蓋斯定律：①-②得
N₂O₄（g） N₂O₄（l） △H₃=△H₁-△H₂，一般來說，物質由氣態變為液態，放出熱量，即△H₃=△H₁-△H₂＜0，即△H₁＞△H₂，由降低溫度，將NO₂轉化為N₂O₄，可知該反應為放熱反應，即0＞△H₁＞△H₂，即反應物2NO₂（g）的總能量大于生成物N₂O₄（g）和N₂O₄（l）的總能量，且前者放出的熱量小，故答案為A；
②N₂O₄與氧氣、水反應生成硝酸，化學方程式為：2N₂O₄+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（4）電解NO制備硝酸銨，陽極反應為：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，從兩極反應可看出若要使電子得失守恒，陽極產生的NO₃^-的量大于陰極產生的NH₄⁺的量，總反應為8NO+7H₂O3NH₄NO₃+2HNO₃，故應補充適量的氨氣。